无线体域网信道模型及同步技术研究

论文摘要

近年来,随着无线通信技术的迅速发展以及人们对无线应用需求的不断提高,无线人体局域网(Wireless Body Area Network,WBAN)系统因其便携的特点,能够很好地适应医疗、航天、体育以及军事等领域对人体体征进行实时测量与监控的需求,逐渐成为了下一代移动通信技术研究中的热点方向之一。无线体域网系统工作在人体周围。由于人体的遮挡、人体运动以及外界环境等因素的影响,信号在复杂的电磁环境中传输并受到一定影响。目前,传统无线通信系统的信道模型及对应的信号处理算法研究已相对成熟,而无线体域网信道的研究工作却刚刚起步,信道模型还不够成熟、全面,从而严重制约了无线体域网系统同步、均衡等信号处理算法的研究。针对以上问题,本文中设计了针对无线体域网近人体信道的测量方案,对室内环境近人体信道在不同频点下的特性进行了测量。通过对实际信道测量数据的分析与研究,找出了对无线体域网近人体信道产生影响的各个主要因素,并重点针对影响信道的最主要因素——人体运动进行分析,进一步完成了对无线体域网人体信道模型的研究。在信道模型研究的基础上,针对信道特性,本文中提出了在认知无线电基本算法辅助下的基于循环谱检测理论及前导序列频谱特性的同步算法。经过理论分析以及硬件实验平台的验证,该算法能够在低信噪比的环境中获得良好而稳定的同步性能,并能够稳定工作在受到人体运动严重影响的无线体域网近人体信道环境中。该算法具有一定的工程实现价值。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 表格索引
• 插图索引
• 英文缩略语表
• 第一章 绪论
• 1.1 无线人体局域网（WBAN）
• 1.1.1 无线人体局域网简介
• 1.1.2 无线人体局域网的应用
• 1.2 无线人体局域网的研究现状
• 1.3 无线体域网信道测量及同步技术的研究意义
• 1.4 无线体域网信道测量及同步技术研究难点
• 1.5 主要工作和创新
• 1.6 结构与内容
• 第二章 WBAN 信道模型研究
• 2.1 引言
• 2.2 WBAN 体外信道概述
• 2.2.1 WBAN 信道特性
• 2.2.2 WBAN 信道的影响因素
• 2.3 WBAN 信道测量方案
• 2.3.1 测试方案
• 2.3.2 测量系统
• 2.4 信道特性结果与分析
• 2.4.1 相关定义及其测量方法
• 2.4.2 测量结果及分析
• 2.5 信号功率谱密度（PSD）结果与分析
• 2.5.1 相关定义与其计算方法
• 2.5.2 测量结果及分析
• 2.6 信道相干时间结果与分析
• 2.6.1 相关定义
• 2.6.2 测量结果及分析
• 2.7 WBAN 信道特性总结
• 2.8 本章小结
• 第三章 WBAN 同步技术研究
• 3.1 引言
• 3.2 传统同步算法及其在WBAN 应用中的局限性
• 3.3 WBAN 同步算法改进
• 3.4 运动估计在WBAN 同步技术
• 3.5 人体周边的频谱感知及其应用
• 3.5.1 频谱感知基本算法
• 3.5.2 频谱感知在WBAN 快速同步中的应用方案
• 3.6 基于前导序列频谱特性的同步算法
• 3.6.1 基于前导序列频谱特性的同步算法描述
• 3.6.2 基于前导序列频谱特性的同步算法性能
• 3.7 本章小结
• 第四章 系统实现与验证
• 4.1 引言
• 4.2 系统实现
• 4.3 系统验证及性能测试
• 4.3.1 测试目的
• 4.3.2 系统验证条件
• 4.3.3 系统验证方案
• 4.3.4 系统验证步骤
• 4.4 系统性能测试
• 4.5 本章小结
• 第五章 总结与展望
• 5.1 总结
• 5.2 展望
• 参考文献
• 附录 A 信道测量结果——2.4GHz 信号功率谱密度
• 致谢
• 硕士期间完成的论文和专利